Об использовании персональных ЭВМ в автоматизированных системах управления войсками
ВОЕННАЯ МЫСЛЬ № 8/1986, стр. 33-40
УПРАВЛЕНИЕ ВОЙСКАМИ
Об использовании персональных ЭВМ в автоматизированных системах управления войсками
(По материалам иностранной печати)
Генерал-лейтенант Б. И. СТРЕЛЬЧЕНКО,
доктор военных наук, профессор
Полковник Ю. В. ГАЙКОВИЧ,
доктор технических наук
РАБОТЫ по созданию автоматизированных систем управления войсками (АСУВ) в армиях развитых государств первоначально базировались на использовании ЭВМ второго поколения, возможности которых, а также уровень их математического обеспечения позволяли автоматизировать сравнительно узкий класс задач учетно-планового характера.
В настоящее время АСУВ, как правило, создаются на базе использования не только больших и средних ЭВМ последнего поколения, но и мини-ЭВМ. Наличие технического, информационного, лингвистического, общего и специального программного обеспечения позволяет собирать, хранить, обрабатывать данные обстановки, что в значительной степени повышает качество управления, войсками. Однако даже использование современных средств обработки информации (технических и программных) не привело к коренным сдвигам в этом деле. Сейчас в армиях многих капиталистических государств создан ряд АСУВ различного назначения, в основе которых лежит концепция централизованной (сосредоточенной) обработки сведений с помощью одной или нескольких ЭВМ. Обслуживает на пункте управления такую систему технический персонал, а расчеты по подготовленным программам, включая программы моделей и методики расчетов, выполняют соответствующие специалисты по обработке данных. Органы управления оснащены, как правило, ЭВМ большого или среднего класса и мини-ЭВМ, использование которых офицерами штабов производится в так называемом режиме коллективного доступа.
Это означает, что в запоминающих устройствах ЭВМ находятся программы, позволяющие организовать управление процессом функционирования ЭВМ (операционная система); осуществлять функции хранения, обработки и выдачи требуемых данных (информационная система); выполнять расчеты по моделям и.методикам расчетов. Кроме того, имеется большой комплекс программных средств, обеспечивающий разграничение доступа к данным, восстановление работоспособности и т. д. Выполнение программ в ЭВМ производится путем их запуска с рабочих мест. Сложное программное «хозяйство» требует значительного расхода ресурса на поддержание его в рабочем состоянии и хорошо подготовленных специалистов (аналитиков, программистов и т. д.) для эксплуатации. В этом смысле современные ЭВМ еще не в полной мере приспособлены к работе с ними офицеров штабов, не имеющих специальной подготовки. Для того чтобы это стало реальностью, необходимо создание сложного и объемного информационного и лингвистического обеспечения (словарей, классификаторов, диалоговых .средств и т. д.), что еще более усложнит программное обеспечение и сделает его очень громоздким. Вот почему пока еще необходимо присутствие на пунктах управления (ПУ) посредников - специалистов по обработке данных. Однако следует отметить, что формулирование запроса и интерпретация полученных от ЭВМ данных - это творческий процесс, который непосредственно связан с задачами, решаемыми на пункте управления. Передать все нюансы в требовании на формулирование запроса и «выжать» информацию из полученных результатов посреднику практически невозможно. Это может сделать лишь тот, кто непосредственно ставит задачу и знает предназначение получаемой информации. Отсутствие прямого контакта офицера штаба с ЭВМ в значительной степени снижает оперативность в получении результатов решаемых задач.
В настоящее время считается, что концепции коллективного доступа в том виде, в каком она реализуется в аппаратно-программных средствах ЭВМ на ПУ, свойственен и другой недостаток. Дело в том, что реализация принципа коллективного доступа предполагает эффективное использование возможностей центрального процессора. Вместе с тем практика показывает, что в этом случае чрезвычайно трудно разрешить противоречие «пакетная обработка - режим разделения времени». Так, при пакетной обработке процессор ЭВМ используется наиболее эффективно, но времени на ответ затрачивается все же слишком много. При работе в режиме разделения времени одновременно выполняется большое количество запросов. Могут выдаваться расчеты по различным моделям и методикам, информация справочного характера, а также выполняться заявки, связанные с передачей данных по «электронной почте», и т. д. Модели и методики, как правило, для своего решения требуют больших временных затрат процессора (минуты, часы). Между тем запросы на справочную информацию, передачу данных и т. д. занимают всего единицы секунд или минут. Но в связи с тем что эти заявки выполняются ЭВМ в соответствии с приоритетом должностного лица, происходит перестроение общей очереди. При этом следует отметить, что короткие по процессорному времени запросы составляют значительную нагрузку на ЭВМ, используемую коллективно, и стоят операционной системе больших дополнительных расходов времени. Поэтому для эффективного использования вычислительных ресурсов ЭВМ предлагается разделить их таким образом, чтобы они были ориентированы на специализированное их применение (пакетная обработка, реальное время).
Вместе с тем утверждается, что приближение ЭВМ к пользователю,- создание так называемой «дружественной среды», обеспечивающей необходимые условия для общения офицеров штабов с ЭВМ (простота формулирования запросов и ввода данных в машину, общепринятая терминология, возможность одновременного получения информации в визуальной, графической и речевой формах), потребуют создания большого по объему и сложного программного обеспечения. Кроме того, подключение к коллективно используемой ЭВМ большого числа терминалов, а также диалоговый режим доступа увеличивают долю задач (запросов), требующих м.алого машинного времени, что значительно снижает эффективность вычислительных машин. Поэтому за рубежом уделяют большое внимание внедрению в практику микро- и персональных ЭВМ, которые позволяют разрешить сложившееся противоречие и открывают новый этап в развитии АСУВ. Появление в массовом количестве микропроцессоров, микро-, персональных и портативных ЭВМ в значительной степени изменяет ситуацию. Это позволяет по-новому подойти к обработке информации, методам создания, комплектования АСУВ техническими и программными средствами, применению ее офицерами органов управления.
Персональная ЭВМ (ПЭВМ) обладает универсальностью, обусловленной тем, что ее аппаратные и программные устройства характеризуются гибкостью и имеют возможность изменять свою конфигурацию для решения различных задач.
Доступность и универсальность ПЭВМ дают возможность использовать их для различных целей. Типовая ПЭВМ представляет собой настольную вычислительную машину размером 25X25X35 см, весом 9 кг. В ней имеется один или несколько микропроцессоров, а также запоминающее устройство. Емкость ее памяти находится в пределах 32-1024 кбайт (тысяч алфавитно-цифровых знаков). Кроме того, имеются внешние запоминающие устройства (на кассетных магнитных лентах или гибких дисках), объем которых находится в пределах 5G00-10 000 кбайт. Это дает возможность хранить большой объем исходных данных и производить обмен данными и программами как по каналам связи, так и на основе передачи самих носителей между пользователями ПЭВМ. Ввод данных в нее производится как с помощью клавиатуры (местный ввод), так и из каналов связи. В некоторых типах ПЭВМ используются устройства речевого ввода данных. Вывод информации из ПЭВМ производится на алфавитно-цифровое печатающее устройство, на экран обычного телевизора или специального терминала на электронно-лучевой трубке (как правило, с высокой разрешающей способностью для выдачи графических данных), а также на устройство вывода речевых сигналов.
Работой всех устройств ПЭВМ управляет операционная система (ОС). Программные средства общего применения очень развиты, и все детали управления ПЭВМ с помощью ОС скрыты от глаз пользователя. В составе общего программного обеспечения ПЭВМ имеются устройства обучения пользователя правилам работы с ней и развитые средства создания . прикладного (пользовательского) программного обеспечения.
Особо следует отметить, что прогрессирующее развитие микроэлектроники позволило перейти к выпуску микроЭВМ портативного («портфельного») типа. Некоторое ухудшение их технических характеристик по сравнению с ПЭВМ (уменьшение производительности, объема оперативной и внешней памяти и т. д.) компенсируется значительным снижением весовых и габаритных характеристик (вес- от 1,5 до 5 кг), увеличением надежности в работе, снижением потребляемой электроэнергии (допустима работа от автономного питания в течение 8-20 часов) и возможностью функционирования в любых условиях. Предполагается, что дальнейшее развитие подобных ЭВМ приблизит их к основным показателям скорости обработки данных на ПЭВМ.
Эффективной формой использования всех классов ЭВМ в АСУВ на пункте управления считается локальная сеть. Конечная цель создания локальных сетей ЭВМ, в том числе и с использованием ПЭВМ,- наиболее полное доведение требуемых информационно-вычислительных ресурсов до каждого рабочего места. Образно говоря, локальная сеть фактически реализует режим коллективного использования распределенных (у индивидуальных исполнителей) вычислительных ресурсов, что является основным ее достоинством. Это достигается объединением в локальной сети на пункте управления всех имеющихся ЭВМ между собой с помощью коаксиального или волоконно-оптического кабеля, имеющего пропускную способность 80-1000 мегабит/с. В рамках этой сети офицеры могут обмениваться различными сведениями. Сообщение (документ) обычно имеет заголовок и основную часть. В системе заголовок принимается всеми приемниками ЭВМ, включенными в нее, а основная часть поступает лишь заинтересованным адресатам.
Любая ЭВМ может передать сообщение в локальную сеть, используя для этого свободный канал связи (общую шину), которым управляет распределенная операционная система, имеющая соответствующие элементы в каждой ЭВМ. Для передачи информации за «пределы» локальной сети (на другой ПУ) в ней имеются специальные станции - шлюзы, с помощью которых и осуществляется обмен информацией с объектами других АСУВ.
Использование для потока данных в локальной сети широкополосного канала позволяет передавать цифровую (телекодовую) информацию, речевые и другие сигналы, т. е. вести телефонный разговор, транслировать телевизионное изображение. К числу достоинств локальной сети иностранные специалисты относят возможность использования в ней ЭВМ различных типов и классов (большие, средние, мини- и микроЭВМ), которые работают на одном стандарте сопряжения, распределения ресурсов (данные и программы размещаются в тех ЭВМ, которые наиболее близки к месту возникновения информации, но их обработка может вестись с использованием всех ресурсов системы), имеют высокую надежность (выход из строя нескольких ЭВМ незначительно снижает эффективность ее работы). Кроме того, она может модернизироваться в процессе функционирования,' так как практически нечувствительна к замене оборудования и программных средств индивидуального использования.
Современная информатика считает, что ЭВМ является важным инструментом активной исследовательской работы. При этом компьютер достаточно хорошо справляется с так называемой рутинной работой и освобождает человека для творческой.
Зарубежные специалисты считают, что любые органы управления, не имеющие ЭВМ, более половины времени тратят на сбор и анализ различных данных. Применение же АСУВ резко сокращает это время. Однако утверждается, что для эффективной совместной работы офицера штаба с ЭВМ необходимо создавать простые, доступные и высокоэффективные средства общения непрограммирующего исполнителя с ЭВМ («интеллектуальный интерфейс»), позволяющие в реальном масштабе времени решать возникающие задачи.
Возможности ПЭВМ позволяют использовать ее в качестве «рабочей тетради», хранящей необходимые данные, извлекаемые по запросу; микрокалькулятора, обрабатывающего цифровые данные по достаточно сложным алгоритмам; текстового редактора, способного связать отдельные фразы текста или его куски в единый текст; оконечного устройства «электронной почты», с помощью которой возможна передача и прием сообщения от абонентов сети и т. д. Эти и другие возможности реализуются в весьма доступной для исполнителя форме и с минимальными задержками в обслуживании.
Считается, что ПЭВМ может быть использована и как универсальная вычислительная машина. Данные, которые офицер штаба может получать от нее, условно можно разделить на два вида: первичные, поступающие по каналам связи (донесения, из рабочих тетрадей, от системы управления базами данных и т. д.), и вторичные, получаемые в результате решения моделей и методик расчетов. Что касается первичных данных, то формы и способы их получения определяются, во-первых, соответствующей организацией сбора и обработки сведений в органе управления и, во-вторых, возможностями программных средств, поддерживающих общение офицера-оператора с ЭВМ, которые во многом определяются составом, структурой и возможностями общего программного обеспечения.
Основу «интеллектуального интерфейса» офицера штаба, как указывается в иностранной литературе, должно составлять специальное программное обеспечение, реализующее в виде моделей и методик расчетов накопленный опыт по управлению войсками. Применение ПЭВМ не вносит принципиальных изменений в решаемые задачи органами управления. Однако серьезные изменения произойдут в их оснащении средствами автоматизации, структуре и методах работы офицеров с ЭВМ.
Одним из вариантов работы органа управления с использованием АСУВ является объединение ПЭВМ должностных лиц в единую локальную сеть. В каждой ПЭВМ находится общее и специальное программное обеспечение, которое необходимо для работы данному офицеру. Обмен данными между абонентами производится через локальную сеть.
В ПЭВМ имеется база данных, которая обеспечивает решение информационных задач и задач специального математического обеспечения в интересах данной категории должностных лиц. На этих же средствах производятся необходимые расчеты и соответствующее математическое моделирование. На ПЭВМ старшего должностного лица может вестись подготовка исходных данных для моделирования операции. Выбор ПЭВМ обычно осуществляется таким образом, чтобы удовлетворялись вероятностно-временные характеристики решения задач и моделирование не только в интересах штаба в целом, но и отдельных его подразделений.
В качестве резерва рекомендуется задействовать отдельную ЭВМ, используемую в режиме коллективного доступа, а также дополнительные периферийные устройства (табло коллективного доступа, дополнительная внешняя память, графопостроители и т. д.). Не исключается возможность применения больших ЭВМ при необходимости выполнения сложных расчетов.
Связь с удаленными подчиненными абонентами производится через станцию - шлюз, которая может осуществлять прием-передачу данных как по выделенным каналам, так и через всю систему связи. Приведенный пример является упрощенным, он иллюстрирует лишь возможность локальной сети с ПЭВМ.
Применение ПЭВМ по-новому ставит задачу разработки моделей и методик расчетов, а также обучения офицеров штабов. Отмечается, что в ближайшее время персональная ЭВМ станет активным помощником в работе всех должностных лиц органов управления.
Говоря о математическом обеспечении процесса управления войсками с помощью ПЭВМ, следует отметить, что методология его создания, особенно специального, видимо, претерпит серьезные изменения. В. литературе отмечалось, что основу представления формализованных знаний в ЭВМ (модели и методики, представленные в виде программ в ЭВМ, суть активные знания) составляет так называемая триада - «модель - алгоритм - программа». Традиционно разделение труда складывалось таким образом, что первой составляющей триады занимались офицеры, хорошо владеющие военным искусством, а второй и третьей - специалисты по обработке данных (математики, программисты). При этом передача результатов труда одними специалистами другим осуществлялась обычно в конце каждого этапа в виде описания моделей, требований к их функционированию, используемой терминологии, алгоритмов, входных и выходных данных и т. д. Это приводило к тому, что, во-первых, увеличивался срок выполнения задания (подготовки модели и методики), и, во-вторых, искажалось их содержание, так как при передаче результатов невозможно точное и однозначное их описание. И, как отмечается, именно поэтому разработанные некоторые расчетные задачи, модели и методики зачастую не были согласованы между собой по входным и выходным данным, базировались на различных нормативных данных, имели различия в терминологии и т. д.
Другой способ представления знаний в ПЭВМ связывают с наступлением этапа так называемой автоформализации, который приходит на смену периоду, основу которого составляла технология программирования формализованных знаний. Считается, что за 30 лет развития вычислительной техники в машинные программы оказалась переведенной большая часть алгоритмов, накопленных человечеством. Готовых алгоритмов для так называемых неарифметических приложений ЭВМ уже нет. Следовательно, надо искать новые пути их разработки. Утверждается, что сейчас, по-видимому, следует профессиональным программистам разработать базовые технологии и наиболее универсальные пакеты прикладных программ, т. е. средства, которые облегчат, например, специалистам военного дела процесс формализации необходимых задач и ввод их в ЭВМ.
Таким образом, практическое использование ПЭВМ, по мнению иностранных специалистов, может в корне изменить весь процесс создания математического обеспечения. Однако в силу разных причин это будет происходить эволюционно, изменяясь в зависимости от накапливаемого опыта.
Считается, что удовлетворение потребностей органов управления в расчетных задачах, методиках и математических моделях в настоящее время возможно при самом тесном контакте и совместной работе представителей коллективов ученых и офицеров штабов. Активная творческая работа офицеров оперативно-тактического профиля и математиков в едином подразделении позволяет значительно сократить сроки создания и внедрения технических средств и их математического обеспечения.
Кроме того, уделяется значительное внимание решению проблемы повышения профессионального мастерства офицеров штабов в области применения ими электронно-вычислительной техники в процессе управления войсками. На основе опыта создания и применения АСУВ сформулирован ряд предложений о путях ее решения, реализация которых при подготовке офицерских кадров позволяет уже сегодня значительно поднять эффективность управления и тем самым повысить боевую готовность армии и флота.
Зарубежные авторы отмечают, что определенные трудности в области автоматизации управления и математического моделирования боевых действий в настоящее время возникают вследствие того, что непосредственно этими вопросами занимаются в основном офицеры, хорошо знающие вопросы кибернетики, но недостаточно разбирающиеся в военном искусстве и не обладающие опытом руководства войсками. В то же время некоторые офицеры штабов, не имея соответствующей технической и математической подготовки, не могут активно участвовать в эксплуатации АСУВ и в применении результатов математического моделирования. Они зачастую вынуждены ограничиться лишь общими указаниями при использовании средств автоматизации. Поэтому рекомендуется уделять больше внимания совершенствованию знаний офицеров-специалистов (алгоритмистов, математиков, программистов) в области военного искусства, а офицеров штабов - в использовании средств АСУВ и в математическом моделировании операции (боя). Это позволит, по мнению иностранных специалистов, улучшить методы работы командующих (командиров) и штабов с использованием АСУВ и успешно преодолеть своего рода психологический барьер недоверия некоторой части командно-штабных кадров к ЭВТ.
Высказываются также суждения о том, что в условиях широкого внедрения автоматизированных систем в процессы управления войсками решающее значение имеют теоретические знания и практические навыки в работе со средствами АСУВ, полученные офицерским составом еще при обучении в военно-учебных заведениях, а также опыт их работы с электронно-вычислительной техникой, приобретенный в войсках.
В зарубежной литературе отмечается, что при современном научно-промышленном потенциале оснастить армию и флот принципиально новыми техническими средствами легче, чем организовать и осуществить необходимую подготовку (переподготовку) офицерского состава. АСУВ в этом отношении не являются исключением. Практика показывает, что сейчас в ряде армий уровень подготовки некоторой части офицерских кадров приходит в определенное противоречие с возможностями сложной техники, которая поступает в их распоряжение. Для преодоления данного противоречия требуется определенная перестройка в подготовке кадров.
Считается необходимым, чтобы офицеры всех категорий овладели вопросами теории управления, а главное, освоили приемы практического использования результатов моделирования при подготовке данных для принятия решения и планировании боевых действий. Повышение уровня их профессиональной подготовки, способствующее более, полному использованию возможностей АСУВ, надо проводить интенсивно, без лишнего теоретизирования. При этом будет целесообразно, чтобы каждому этапу подготовки предшествовали необходимые теоретические занятия, после которых в группах по специальности проводятся интенсивные тренировки с использованием техники. Основную часть практических занятий можно проводить методом специальных учений, командно-штабных тренировок в штатном составе подразделений органа управления.
В настоящее время принято классифицировать всех должностных лиц, работающих в условиях применения АСУВ, по тем функциям, которые они выполняют при управлении войсками (силами). Это делается в целях определения суммы знаний и навыков, которыми они должны обладать. Для этого офицеров органов управления условно делят нa три категории.
Первая - это должностные лица, наделенные властью принимать решение на проведение моделирования операций и использующие их результаты для управления войсками.
Вторая - офицеры, занимающиеся подготовкой данных для моделирования, решением задач специального математического обеспечения, доведением приказов и распоряжений до войск и т. д.
Третья - специалисты по программированию задач специального математического обеспечения, эксплуатации АСУВ.
При таком подходе с учетом функциональных обязанностей лица, относящиеся к первой категории, должны твердо знать основы теории управления войсками, моделирования операции (боя), оценки эффективности боевых действий войск и средств обеспечения; принципы построения ЭВМ и их возможности; общую структуру АСУВ соответствующего звена управления; особенности использования ее средств. Им надлежит обладать практическими навыками, позволяющими применять ЭВМ для повышения эффективности управления; ставить задачи штабу на моделирование операции и ее составных частей и выполнение других оперативных расчетов по вариантам замысла с учетом наиболее вероятных действий противника, проводить анализ результатов моделирования и других оперативных расчетов по различным вариантам действий войск; принимать обоснованные решения по результатам моделирования и с учетом всех факторов и особенностей обстановки; оценивать эффективность выполнения оперативных (боевых) задач по совокупности различных показателей.
Офицеры второй категории, кроме того, обязаны знать: состав и специфику информационной системы соответствующего звена управления; назначение, область применения, учитываемые факторы и другие характеристики комплексов расчетных задач и моделей операции (боя) и особенности их применения в практике работы штабов в различных условиях обстановки; правила заполнения формализованных документов (запросов, формуляров, исходных данных и др.), необходимых при проведении моделирования операции (боя), и решения информационно-расчетных задач; основы использования информационной системы АСУВ соответствующего звена управления с учетом возможностей персональных ЭВМ; инструкции по применению комплексов моделей и задач в работе органа управления; правила работы с техникой АСУВ на рабочих местах.
Они также должны иметь прочные практические навыки по реализации возможностей персональных ЭВМ и других средств АСУВ в целях повышения качества информационной, расчетно-аналитической и организационной работы; осуществлению контроля за своевременным обновлением сведений в информационной системе и автоматизированного обмена информацией между штабами и подчиненными войсками при подготовке и ведении операции (боя); практическому моделированию операции (боя); умелому использованию устройств и приборов на рабочих местах.
Офицеры третьей категории должны прочно знать: общие основы и закономерности современной операции (боя), положения теории управления войсками; принципы построения и функционирования персональных ЭВМ и АСУВ в целом, их возможности; методики (алгоритмы): работы командующего (командира) и штаба при управлении войсками с использованием персональных ЭВМ. При этом они должны иметь практические навыки в выполнении своих функциональных обязанностей по должности при подготовке и в ходе эксплуатации ПЭВМ и АСУВ в целом.
Понятно, что искусство каждого руководителя органа управления, оснащенного АСУВ, состоит в том, чтобы четко определить разумный объем знаний для каждого специалиста и добиться их освоения в минимальные сроки. От качественного решения этой проблемы во многом будет зависеть эффективность использования автоматизированных систем управления войсками и оружием и в конечном счете высокий уровень боевой готовности армии и флота.
Наука о структуре информации и методах обращения с ней.
К рутинной работе относят: поиск данных в справочниках, нормативных документах, архивах и т. д.; составление документов заранее известной структуры; редактирование и оформление документов; ведение записей, описывающих определенные события, факты и т. д.; выполнение типовых процедур обработки данных, операций по хорошо отработанной схеме.
